激光原理复习课.doc

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1、激光原理复习重点题型：选择题，填空题，证明及计算题，简述题等第一章激光的原理及技术基础1.1激光的特点高方向性和空间相干性、单色性和时间相干性、高亮度和光子简并度1.2激光的产生掌握三四能级系统简图，粒子数反转条件1.3激光器的基本组成激光工作物质、泵浦源、光学谐振腔1.4光线在谐振腔内的行为和腔的稳定条件稳定条件，了解谐振腔稳定图1.5激光振荡模式纵模（谐振条件，纵模频率，纵模频率间隔，纵模数）、横模（根据横模指数确定光斑图像）1.6光腔损耗和激光振荡的阈值条件谐振腔内光子寿命的定义，掌握谐振腔的品质因子与光谱线宽度关系。第二章激光工作物质及基本原理2.

2、1黑体辐射与普朗克公式掌握黑体辐射的普朗克公式2.2光和物质的三种相互作用及爱因斯坦关系式掌握光与物质的三种相互作用：自发辐射、受激吸收和受激跃迁。重点掌握三个爱因斯坦关系式之间的关系及证明。2.3谱线加宽及谱线宽度均匀加宽（自然加宽，碰撞加宽以及晶格振动加宽）：定义，洛伦兹线型函数，掌握自然加宽的谱线宽度与自发辐射能级寿命之间的关系。非均匀加宽（多普勒加宽，晶格缺陷加宽）：定义，高斯函数考虑各种谱线加宽机制后，对自发辐射、受激辐射和受激吸收几率的表达式做修正。掌握原子与连续辐射场的相互作用，原子和准单色光辐射场的相互作用，重点掌握原子和准单色光辐射场相互

3、作用中，受激辐射截面积和受激吸收截面积公式（并推导证明之）。2.4激光器的速率方程重点掌握：根据速率方程理论，画出三能级系统和四能级系统的能级简图，证明该能及系统的的单模速率方程组。2.5增益系数与增益饱和（）均匀加宽谱线的增益饱和和非均匀加宽谱线的增益饱和特性非均匀加宽谱线（“烧孔”效应）以及增益特性第三章光学谐振腔3.1共焦腔中的光束特性掌握沿z轴传播的高斯光束的电矢量表达式（3.3）、（3.4）（3.5）（3.6），共焦参数。了解等价共焦腔两方面的含义3.2共焦光学谐振腔中的基膜分布重点掌握：给定两球面镜的曲率半径及它们的距离，能找出在这两面镜之间来

4、回反射并形成合适驻波的高斯光束，包括高斯光束的“腰的位置”，腰粗，两镜面的光斑大小掌握共焦腔基模远场发散角和基模束腰掌握横模体积的定义及计算公式3.3谐振腔中高阶振荡模掌握高阶横模的振荡频率，及公式（3.49），其中包含参数J1,J2。3.4高斯光束通过薄透镜时的变换及传输规律掌握高斯光束经薄透镜的变换（q参数变换）以及高斯光束的聚焦和准直，设计掌握望远镜系统实现高斯光束的准直。3.5介稳共振腔结构与特性（了解）3.6非稳腔结构及特性（了解）第四章激光器的工作原理4.1激光产生的阈值条件掌握激光产生的阈值条件：反转粒子数密度阈值，增益阈值，泵浦能量或功率阈

5、值。掌握激光器起振模谱。4.2连续激光器的工作特性掌握均匀加宽激光器的输出模式（模式竞争——单纵模，空间烧孔效应）掌握非均匀加宽激光器的输出模式4.3连续激光器的输出功率和最佳透过率掌握均匀加宽激光器的输出功率和最佳透过率掌握非均匀加宽激光器的输出功率，重点掌握兰姆凹陷。4.4脉冲激光器的工作特性掌握驰豫振荡过程的形成过程4.5激光放大器掌握再生放大器和行波放大器的定义判断题：激光特性（高方向性，相干性（时间相干和空间相干性），高亮度性（光子简并度））。单色定向亮度已知激光波长，光束直径，计算光传输至某一距离处的光束直径。振荡（起振）模式数（荧光线宽，纵模

6、频率间隔）纵模频率（频率间隔）光学谐振腔稳定腔，非稳腔与界稳腔的判断光与物质的三种相互作用（自发辐射，受激辐射，受激发跃迁）基模远场发散角的计算谱线的自然加宽线宽（根据测不准原理）非均匀加宽谱线（“烧孔”效应）以及增益特性均匀加宽物质的模式竞争和非均匀加宽物质的模式竞争均匀加宽谱线的增益饱和和非均匀加宽谱线的增益饱和特性激光空间烧孔效应兰姆凹陷原理激光行波放大器和再生放大器特点已知激光输出功率，求出每秒从激光上能级向下能级跃迁的粒子数高斯光束的聚焦和准直特性晶体双折射引起的相位漂移证明计算设计等题：证明光学谐振腔品质因子Q=2πυ0tR=υ0/Δυ关系定量

7、证明双凹腔为非稳腔证明爱因斯坦系数A21，B12，B21之间关系根据速率方程理论，画出三能级系统和四能级系统的能级简图，证明该能及系统的的单模速率方程组推导在原子和准单色光辐射场相互作用原理中，受激辐射截面积和受激吸收截面积公式。掌握高斯光束的准直特性，设计光学系统对高斯光束准直，并说明（或设计光学到腔式望远镜）设计横向光电调制器（消除自然双折射引起的相位漂移现象）在激光调制中，频率调制和相位调制统称为角度调制，原理是什么证明高阶横模比基模体积大，给出理论依据高斯光束经薄透镜的变换（q参数变换）计算光子简并度计算纵模数目及纵模的频带宽度